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Marcel FRELIN : Ingénieur CNAM - Docteur de l’Université - Sous-directeur de Laboratoire honoraire au Conservatoire National des Arts et Métiers
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les machines hydrauliques et thermiques occupent dans l’énergétique moderne un rôle essentiel. Dans la plupart des applications industrielles, on rencontre des turbomachines, des moteurs à combustion interne et souvent les deux en même temps.
Ces machines sont traversées par un fluide qui leur cède, ou communique, du travail, d’où la nécessité de maîtriser les principales propriétés des fluides pour comprendre le mécanisme physique des transferts d’énergie entre le fluide et les parties mobiles de ces machines.
Cet article a pour objet de rappeler à l’ingénieur les caractéristiques utiles des fluides incompressibles et compressibles indispensables à l’étude et à l’utilisation des machines hydrauliques et thermiques.
Les notions essentielles de thermodynamique technique, de mécanique des fluides, de thermique ont été évoquées ainsi que les gaz parfaits et réels, les changements de phases et les caractéristiques de la vapeur d’eau. Une place toute particulière a été faite au diagramme de Mollier. Ce système de coordonnées, enthalpie-entropie, est pratique pour évaluer les bilans énergétiques des centrales thermiques ou nucléaires et facilite l’étude des divers étages d’une turbine à vapeur.
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1. Aspect microscopique de l’état fluide
1.1 Atome
Nous savons que la matière est à structure discontinue constituée d’atomes. Un atome est, étymologiquement, la plus petite parcelle d’un corps donné qui reste capable de présenter les propriétés chimiques qui caractérisent ce corps. L’atome est aussi à structure discontinue ; il se compose d’un noyau autour duquel gravitent les électrons. Le noyau, également à structure discontinue, est constitué de particules élémentaires appelées nucléons (protons et neutrons). Si on suppose sphérique l’ensemble des orbites parcourues par les électrons, le diamètre des atomes est d’environ 10−7 mm, alors que celui du noyau n’est que de 10−11 mm ; il y a donc un vide relativement grand entre le noyau et les orbites des électrons. Le noyau occupe, dans l’atome, moins de place que le soleil dans le système solaire ; c’est ce qui nous fait dire que la matière est essentiellement constituée par du vide. La matière est généralement classée de la façon suivante.
HAUT DE PAGE1.2 Corps pur simple
Un corps pur simple est constitué d’un assemblage d’atomes identiques, par exemple l’or, l’argent, l’hydrogène, l’oxygène, le chlore, etc.
HAUT DE PAGE1.3 Corps pur composé
Un corps pur composé est constitué d’un assemblage d’atomes différents, mais formant une seule structure (un mode d’assemblage), par exemple l’acide chlorhydrique, l’acide sulfurique, l’oxyde de carbone, l’eau, etc.
HAUT DE PAGE1.4 Mélange
Un mélange est constitué d’un assemblage d’atomes différents formant plusieurs structures (plusieurs modes d’assemblages). Un mélange peut être homogène (eau et vin) ou hétérogène (eau et huile).
HAUT DE PAGE1.5 Molécule
On...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COUSTEIX (J.) - Turbulence et couche limite. - Cépadues - Éditions. 1989.
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(2) - COUTURE (L.), CHAHIME (Ch.), ZITOUN (R.) - Thermodynamique classique et propriétés de la matière. - Dunod Université. 1980.
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(3) - DOUCHEZ (M.) - Étude des transferts en mécanique des fluides monophasiques. - Masson et Cie Éditeurs. 1965.
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(4) - FRIBERG (J.) - Gaz et vapeurs à pression moyenne. - Technique de l’ingénieur - B 4200. 1988.
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(5) - GOSSE (J.) - Guide technique de thermique. - Bordas. 1981.
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(6) - CPCU - Guide technique de la vapeur. - Technique et documentation. 1980.
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